›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (S2): 151-160.doi: 10.16285/j.rsm.2016.S2.018

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

盾构隧道推进对邻近地下管线影响的物理模型试验研究

朱叶艇1, 2，张 桓1, 2，张子新1, 2，黄 昕1, 2，刘 宽3   

  1. 1. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 同济大学 地下建筑与工程系，上海 200092； 3. 上海隧道工程有限公司，上海 200032
  • 收稿日期:2016-04-22 出版日期:2016-11-11 发布日期:2018-06-09
  • 通讯作者: 张子新，男，1966年生，博士，教授，博士生导师，主要从事隧道及地下工程、非连续岩体力学方面的教学与研究工作。E-mail: zxzhang@tongji.edu.cn E-mail: 1210278theronzhu@tongji.edu.cn
  • 作者简介:朱叶艇，男，1987年生，博士研究生，主要从事软土盾构隧道方向研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.41372276）；同济大学青年优秀人才培养行动计划项目（No.2015KJ008）；珠海大横琴股份有限公司资助项目（No.2015-sk-4）。

Physical model test study of influence of advance of shield tunnel on adjacent underground pipelines

ZHU Ye-ting1, 2, ZHANG Huan1, 2, ZHANG Zi-xin1, 2, HUANG Xin1, 2, LIU Kuan3   

  1. 1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 3. Shanghai Tunnel Engineering Co., Ltd., Shanghai 200032, China
  • Received:2016-04-22 Online:2016-11-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41372276), the Program for Young Excellent Talents in Tongji University (2015KJ008), and the program of Zhuhai Dahengqin Co., Ltd. (2015-sk-4).

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905

摘要： 以上海地铁11号线某区间盾构工程为背景，采用相似物理模型试验研究盾构隧道开挖对上方垂直于隧道轴线的地下管线的影响，并将试验结果与数值解对比。采用量纲分析法推导出文中模型试验的相似准则，并基于该相似准则设计出盾构机和隧道模型，分别通过管线刚度试验和模糊数学综合评判方法选定模型管线和配制相似土材料。研究结果表明，自主开发的半自动盾构掘进装置能较好地模拟盾构的开挖过程，较人工开挖扰动更小；下方盾构隧道开挖使管线产生的竖向变形关于隧道轴线呈对称分布，其形态符合高斯曲线的特征，最大竖向变形位于隧道轴线正上方处，竖向变形反弯点出现在与隧道轴线水平距离约一倍隧道直径的位置处；隧道开挖对管线的影响范围随管隧间距的增加而减小，管线竖向变形曲线的反弯点位置随管隧垂直间距的增大而有所内移；管线刚度对管线竖向变形的影响相对较小。

关键词: 盾构隧道, 地下管线, 模型试验

Abstract: A series of physical model tests is performed to investigate the influence of shield tunneling on adjacent underground pipelines based on a particular section of Shanghai Metro Line 11. The scaling law of the model tests is firstly derived using the dimensional analysis method; based on which the shield machine and the tunnel models are designed. Then stiffness tests are carried out to determine the model pipelines that meet the scaling criterion. The fuzzy judgment approach is used to determine the ingredient of model material. The testing results are then compared with some theoretical solutions. It is shown that the self-developed shield tunneling apparatus can effectively simulate the excavation process with a smaller disturbance to the ground in comparison to manual excavation. The vertical deformation of pipelines caused by shield tunneling presents a symmetrical distribution about the tunnel axis which can be approximated by Gaussian curves. The maximum pipeline deformation is located directly above the tunnel axis, and the inflection point is located about twice the tunnel diameter horizontally away from the tunnel axis. The influence of tunneling process on pipelines decreases and the inflection point moves inwards with the increasing distance between the tunnels and pipelines. It is also shown that the effect of the pipeline stiffness on vertical deformation is relatively small.

Key words: shield tunnel, underground pipelines, model test

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  • U 452
[1] 徐刚, 张春会, 于永江, . 综放工作面覆岩破断和压架的试验研究及预测模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 106-114.
[2] 张磊, 海维深, 甘浩, 曹卫平, 王铁行, . 水平与上拔组合荷载下柔性单桩 承载特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2261-2270.
[3] 黄巍, 肖维民, 田梦婷, 张林浩, . 不规则柱状节理岩体力学特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2349-2359.
[4] 邹新军, 曹雄, 周长林, . 砂土地基中受水流影响的竖向力−水平力联合 受荷桩承载特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1855-1864.
[5] 程永辉, 胡胜刚, 王汉武, 张成. 深埋砂层旁压特征参数的深度效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1881-1886.
[6] 史林肯, 周辉, 宋明, 卢景景, 张传庆, 路新景, . 深部复合地层TBM开挖扰动模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1933-1943.
[7] 宁奕冰, 唐辉明, 张勃成, 申培武, 章广成, 夏丁, . 基于正交设计的岩石相似材料配比研究及 底摩擦物理模型试验应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2009-2020.
[8] 蒲诃夫, 潘友富, KHOTEJA Dibangar, 周洋. 絮凝-水平真空两段式脱水法处理高 含水率疏浚淤泥模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1502-1509.
[9] 刘功勋, 李威, 洪国军, 张坤勇, CHEN Xiu-han, 施绍刚, RUTTEN Tom. 大比尺切削模型试验条件下砂岩破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1211-1218.
[10] 汤明高, 李松林, 许 强, 龚正峰, 祝 权, 魏 勇. 基于离心模型试验的库岸滑坡变形特征研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 755-764.
[11] 宋丁豹, 蒲诃夫, 陈保国, 孟庆达, . 高填方减载式刚性涵洞受力特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 823-830.
[12] 米博, 项彦勇, . 砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的 模型试验和计算研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 837-848.
[13] 侯公羽, 胡涛, 李子祥, 谢冰冰, 肖海林, 周天赐, . 基于分布式光纤技术的采动影响下覆岩 变形演化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 970-979.
[14] 王国辉, 陈文化, 聂庆科, 陈军红, 范晖红, 张川, . 深厚淤泥质土中基坑开挖对基桩 影响的离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 399-407.
[15] 陈贺, 张玉芳, 张新民, 魏少伟, . 高压注浆钢花管微型桩抗滑特性 足尺模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 428-436.
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